CN116470835A - 光伏跟踪支架、自校正联动控制方法及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光伏跟踪支架、自校正联动控制方法及可读存储介质,涉及光伏发电技术领域。本发明的实施例提供的光伏跟踪支架中设置有自校正装置,自校正装置中的控制器根据主梁不同长度位置处的角度信号以及转动位置信号,对多个驱动装置进行联动控制。该光伏跟踪支架采用机械和电气结构联动控制多个驱动装置,有效避免了采用传动杆联动造成的问题,维护工作量小、有助于降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域,具体而言,涉及一种光伏跟踪支架、自校正联动控制方法及可读存储介质。
背景技术
在光伏发电***中,平单轴跟踪支架是常用的光伏支架形式之一,该支架可以跟踪太阳的方位角变化,使得光伏组件受光面可以在白天的时间段内实时追踪太阳的朝向,使光伏组件的受光面可以最大程度的接收太阳辐射,从而实现发电量的增加。
通常情况下,平单轴跟踪支架结构形式为多根立柱支撑一根通长的主梁,光伏组件安装在主梁上方,并以主梁中心为轴心绕轴旋转。这种结构形式,当主梁较长时,需要设置多个驱动装置以减缓主梁在大风作用下的扭转震荡,实现平稳驱动。但由于是多个驱动装置作用在一根主梁上,因此,各驱动装置必须同步转动,若出现偏差,将会造成主梁扭曲损坏。为此,在通常情况下都采用机械传动杆的方式实现同步联动。这种联动方式虽然有效,但其传动杆长,牵扯面大,制作和安装不便,维护工作量大,且成本较高。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览,并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
本发明的目的包括,提供了一种光伏跟踪支架,其能够实现多个驱动装置的联动控制、降低维护工作量,同时降低成本。
本发明的目的还包括,提供了一种自校正联动控制方法,其能够实现多个驱动装置的联动控制、降低维护工作量,同时降低成本。
本发明的目的还包括,提供了一种可读存储介质,其能够实现多个驱动装置的联动控制、降低维护工作量,同时降低成本。
本发明的实施例可以通过以下方式实现:
一种光伏跟踪支架,用于支撑光伏组件,所述光伏跟踪支架包括主梁、多根立柱以及多个驱动装置,所述多根立柱沿所述主梁的长度方向间隔分布,且所述多根立柱的上端均与所述主梁转动连接;所述多个驱动装置沿所述主梁的长度方向间隔设置,所述主梁用于安装所述光伏组件,并用于在所述多个驱动装置的驱动下带动所述光伏组件运动,以改变所述光伏组件的朝向,所述光伏跟踪支架还包括:
多个角度传感器,所述多个角度传感器用于检测所述主梁不同长度位置处的角度;以及
自校正装置,所述自校正装置包括控制器以及多个位置检测件,所述多个位置检测件与所述多个驱动装置一一对应设置;所述多个角度传感器、所述多个位置检测件和所述多个驱动装置均与所述控制器电连接,所述多个位置检测件用于向所述控制器传输表征所述主梁不同长度位置处的转动位置信号;所述控制器用于根据所述多个角度传感器和所述多个位置检测件的信号控制所述多个驱动装置。
可选地,所述位置检测件包括旋转板以及光电传感器,所述旋转板上设置有位于不同角度位置处的感应区;所述旋转板和所述光电传感器中的一个安装于所述主梁,所述旋转板和所述光电传感器中的另一个安装于所述立柱;所述光电传感器与所述控制器电连接,并在检测到所述感应区的情况下,向所述控制器传输感应信号。
可选地,多个所述感应区呈弧状排列于所述旋转板;所述感应区为设置在所述旋转板上的细缝或圆孔。
可选地,所述多个角度传感器一一对应设置在所述多个驱动装置处,且所述角度传感器用于检测所述驱动装置的角度,以获得所述主梁的角度。
一种自校正联动控制方法,其用于上述的光伏跟踪支架,所述自校正联动控制方法包括:
获取主梁的目标倾角;
控制驱动装置运转,以驱动所述主梁转动;
在所述主梁的转动过程中,获取所述主梁不同长度位置处的转动位置信号;
若所述转动位置信号的数量少于所述位置检测件的数量,则控制与所述转动位置信号位置对应的所述驱动装置暂停,直至所述转动位置信号的数量等于所述位置检测件的数量;
判断所述主梁是否到达所述目标倾角;若所述主梁未到达所述目标倾角,则控制所述驱动装置运转,直至所述主梁到达所述目标倾角。
可选地,在所述转动位置信号的数量等于所述位置检测件的数量的步骤之后,所述自校正联动控制方法还包括:
获取所述主梁不同长度位置处的角度信号;
根据多个所述角度信号获得所述主梁不同长度位置处的角度差;
若所述角度差在预设范围内,则判断所述主梁是否到达目标倾角;
若所述角度差超出所述预设范围,则控制所述光伏跟踪支架停止运行,并故障报警。
可选地,在获取主梁的目标倾角的步骤之后,所述自校正联动控制方法还包括:
获取所述主梁的角度信号;
根据所述目标倾角与所述角度信号,确定所述驱动装置的转动方向。
可选地,在获取主梁的目标倾角的步骤之前,所述自校正联动控制方法还包括对角度传感器进行校准的校准步骤;所述校准步骤包括:
根据转动位置信号控制所述主梁转动至校正位置;其中,所述校正位置包括水平位置、第一方向最大倾角位置和第二方向最大倾角位置;
对所述角度传感器进行校准。
可选地,所述自校正联动控制方法还包括:
获取校准指令;在接收到所述校准指令的情况下,执行所述校准步骤。
一种可读存储介质,所述可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行以实现上述的自校正联动控制方法。
本发明的实施例提供的光伏跟踪支架、自校正联动控制方法及可读存储介质的有益效果包括:
本发明的实施例提供了一种光伏跟踪支架,用于支撑光伏组件。光伏跟踪支架包括主梁、多根立柱以及多个驱动装置。多根立柱沿主梁的长度方向间隔分布,且多个立柱的上端均与主梁转动连接。多个驱动装置沿主梁的长度方向间隔设置,从而驱动主梁相对立柱转动。主梁用于安装光伏组件,同时在主梁转动的情况下带动光伏组件运动,进而改变光伏组件的朝向,使光伏组件的受光面可以最大程度的接收太阳辐射。同时光伏跟踪支架还包括自校正装置以及多个角度传感器,多个角度传感器用于检测主梁不同长度位置处的角度,自校正装置包括控制器以及多个位置检测件,多个位置检测件与多个驱动装置一一对应设置。多个角度传感器、多个位置检测件以及多个驱动装置均与控制器电连接,多个位置检测件用于向控制器传输表征主梁不同长度位置处的转动位置信号,同时,控制器根据多个角度传感器与多个位置检测件的信号控制驱动装置,从而实现多个驱动装置的联动控制。该光伏跟踪支架采用机械和电气结构联动控制多个驱动装置,结构简单,维护工作量小、有助于降低成本。
本发明的实施例还提供了一种自校正联动控制方法,其用于上述的光伏跟踪支架。该自校正联动控制方法包括:获取主梁的目标倾角;控制驱动装置运转,以驱动主梁转动;在主梁的转动过程中,获取主梁不同长度位置处的转动位置信号;若转动位置信号的数量少于位置检测件的数量,则控制与转动位置信号获取位置对应的驱动装置暂停,直至转动位置信号的数量等于位置检测件的数量;判断主梁是否到达目标倾角,若主梁未到达目标倾角,则控制驱动装置运转,直至主梁到达目标倾角。该自校正联动控制方法实现了多个驱动装置的联动控制,有效避免了采用传动杆联动造成的问题,维护工作量小、有助于降低成本。
本发明的实施例还提供了一种可读存储介质,其用于实现上述的自校正联动控制方法,因此也具有能够有效避免了采用传动杆联动造成的问题,且维护工作量小、有助于降低成本的有益效果。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后,能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中,各组件不一定是按比例绘制,并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1示出了根据本发明的一方面提供的光伏跟踪支架的局部结构示意图;
图2示出了根据本发明的一方面提供的光伏跟踪支架中位置检测件处的结构示意图;
图3示出了根据本发明的一方面提供的光伏跟踪支架中控制部分的结构框图;
图4示出了根据本发明的一方面提供的光伏跟踪支架中旋转板的结构示意图;
图5示出了根据本发明的另一方面提供的光伏跟踪支架中旋转板的结构示意图;
图6示出了根据本发明的一方面提供的自校正联动控制方法中自动模式下的控制流程图;
图7示出了根据本发明的一方面提供的自校正联动控制方法中执行校准模式的控制流程图。
附图标记:
100-光伏跟踪支架;111-主梁;112-立柱;113-驱动装置;114-角度传感器;115-自校正装置;116-旋转板;117-感应区;118-光电传感器;119-控制器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意,以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的,而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
在本发明的描述中,需要说明的是,若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
同时,需要说明的是,若出现术语“第一”、“第二”等仅用于进行区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定或限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如可以是固定连接,可以是一体地连接,或可拆卸地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接连接,或两个元件内部的连通等。对于本领域的普通技术人员而言,可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1示出了本实施例提供的光伏跟踪支架100的局部结构示意图,图2示出了本实施例提供的光伏跟踪支架100中位置检测件处的结构示意图,图3示出了本实施例提供的光伏跟踪支架100中控制部分的结构框图。请结合参照图1-图3,本实施例提供了一种光伏跟踪支架100。
该光伏跟踪支架100包括主梁111、多根立柱112以及多个驱动装置113,主梁111用于安装光伏组件,多根立柱112沿主梁111的长度方向间隔分布,且多根立柱112的上端均与主梁111转动连接,从而通过多根立柱112转动支撑同一主梁111,即该光伏跟踪支架100为平单轴跟踪支架。多个驱动装置113沿主梁111的长度方向间隔设置,通过多个驱动装置113的共同作用驱动主梁111转动,从而带动光伏组件转动,改变光伏组件的朝向,使得光伏组件的受光面可以最大程度的接收太阳辐射,以提高光伏组件的发电量。
光伏跟踪支架100还包括自校正装置115和多个角度传感器114,多个角度传感器114用于检测主梁111不同长度位置处的角度。在本实施例中,角度传感器114与驱动装置113一一对应设置,且角度传感器114设置在驱动装置113的电机处,通过检测电机转角获得驱动装置113安装处的主梁111的转动角度。可以理解的,在其他实施例中,也可以采用其他方式获得主梁111的转动角度。自校正装置115包括控制器119以及多个位置检测件,多个位置检测件与多个驱动装置113一一对应设置。同时多个角度传感器114、多个位置检测件和多个驱动装置113均与控制器119电连接,多个位置检测件用于向控制器119传输表征主梁111不同长度位置处的转动位置信号,控制器119用于根据多个角度传感器114和多个位置检测件的信号控制多个驱动装置113,从而实现对多个驱动装置113的联动控制。需要说明的是,在本实施例的描述中,“位置检测件与驱动装置113对应”指位置检测件在主梁111的长度方向上所处位置与驱动装置113在主梁111的长度方向上所处位置基本一致。
图4示出了本实施例提供的光伏跟踪支架100中旋转板116的结构示意图。请结合参照图1-图4,位置检测件包括旋转板116和光电传感器118,旋转板116和光电传感器118中的一个安装在主梁111,旋转板116和光电传感器118中的另一个安装在立柱112上。旋转板116上设置有不同角度位置处的感应区117,在主梁111相对立柱112转动的过程中,旋转板116与光电传感器118发生相对转动,光电传感器118感应到旋转板116的感应区117后,向控制器119发送转动位置信号。在本实施例中,旋转板116安装在主梁111上,光电传感器118安装在立柱112上。
可选地,旋转板116为扇形薄板状件,在板面的靠近外周的部分呈弧状排列有若干细缝,该细缝即作为感应区117,可以理解的,在其他实施例中,也可以设置圆孔作为感应区117,另一方面,也可以将旋转板116设置为弧形结构,如图5所示的结构中,通过在安装于主梁111的弧形轴承上设置感应区117,将其作为旋转板116。
具体地,光电传感器118可采用反射感知元件,光电传感器118向旋转板116发射光并接收从旋转板116反射的光,当光电传感器118与旋转板116的感应区117位置对应时,光电传感器118发出的光穿过作为感应区117的细缝,此时光电传感器118无法接收到反射光,从而向控制器119传输转动位置信号。
可以理解的,在其他实施例中,光电传感器118也可以设置为包含发射端和接收端两部分的结构,此时,发射端和接收端分别设置在旋转板116的两端,当旋转板116转动至感应区117位于发射端与接收端之间的光路位置对应时,发射端发出的光线穿过作为感应区117的细缝而被接收端接收到,光电传感器118向控制器119发送转动位置信号。控制器119根据角度传感器114以及光电传感器118的检测信号对多个驱动装置113进行联动控制,相应地,本实施例还提供了一种自校正联动控制方法,控制器119执行该自校正联动控制方法实现对多个驱动装置113的联动控制。
图6示出了本实施例提供的自校正联动控制方法中自动模式下的控制流程图,图7示出了本实施例提供的自校正联动控制方法中执行校准模式的控制流程图。请结合参照图6和图7,在本实施例中,自校正联动控制方法包括:
S01:获取主梁111的目标倾角。
主梁111的目标倾角根据主动跟踪算法计算获得,该主动跟踪算法可以是根据天文算法计算得出的太阳在天空中的方位转换至当前光伏组件所需倾角位置。
S02:控制驱动装置113运转,以驱动主梁111转动。
向多个驱动装置113均发送控制信号,控制多个驱动装置113开始运转,从而通过主梁111的转动带动光伏组件向目标倾角转动。
进一步地,在控制驱动装置113运转之前,自校正联动控制方法还包括:
获取主梁111的角度信号;根据目标倾角与角度信号,确定驱动装置113的转动方向。
多个角度传感器114将检测到的主梁111的角度信号传输至控制器119,控制器119将该角度信号与目标倾角进行比较,确定主梁111此时的实际角度(即角度传感器114检测到的角度)相对目标倾角超前还是滞后,若主梁111的实际角度小于目标倾角,则主梁111相对目标倾角滞后,控制器119控制多个驱动装置113正向转动,以使主梁111转动至目标倾角处;若主梁111的实际角度大于目标倾角,则主梁111相对目标倾角超前,控制器119控制多个驱动装置113反向转动,以使主梁111转动至目标倾角处;若主梁111的实际角度等于目标倾角,则无需控制主梁111转动。
S03:在主梁111的转动过程中,获取主梁111不同长度位置处的转动位置信号。
在主梁111的转动过程中,实时获取多个位置检测件输出的转动位置信号。当光电传感器118感知到旋转板116的感应区117后,向控制器119传输转动位置信号,若控制器119仅接收到部分光电传感器118发出的转动位置信号,即控制器119获得的传动位置信号的数量低于位置检测件的数量,则控制与该位置检测件对应的驱动装置113暂停,直至控制器119获得的转动位置信号的数量与位置检测件的数量一致,即此时所有的光电传感器118均感知到旋转板116的感应区117。
S04:判断主梁111是否达到目标倾角,若主梁111未到达目标倾角,则控制驱动装置113运转,直至主梁111到达目标倾角。
获取多个角度传感器114传输的角度信号,根据角度信号确定主梁111是否以到达目标倾角。若主梁111未到达目标倾角,则再次执行步骤S02和步骤S03,直至主梁111到达目标倾角。
进一步地,在执行步骤S04之前,为了保证主梁111长度方向上各处所处的角度位置一致,避免出现主梁111扭转,自校正联动控制方法还包括:
S51:获取主梁111不同长度位置处的角度信号。
获取多个角度传感器114检测到的角度信号。
S52:根据多个角度信号获得主梁111不同长度位置处的角度差。
根据多个角度传感器114检测到的角度信号获得主梁111对应位置处的角度值,多个角度值中的任意两个相减,从而获得该两个主梁111长度位置处的角度差。
S53:若角度差在预设范围内,则判断主梁111是否到达目标倾角。
执行步骤S52计算获得多个角度差,若该多个角度差均处于预设范围内,则执行步骤S04。预设范围为根据需求预先设定的范围值,在本实施例中,预设范围为小于等于2°。
S54:若角度差不在预设范围内,则控制光伏跟踪支架100停止运行,并故障报警。
若步骤S52中计算获得的多个角度差中任意一个超出预设范围,此时主梁111存在扭转,则控制光伏跟踪支架100停止运行,并进行故障报警。具体地,故障报警的方式可采用警示灯或者发出警报语音等。若多个角度差中的任一个大于2°,则说明角度差不在预设范围内。
如图7所示,在光伏跟踪支架100执行自动模式,实现自动跟踪太阳方位运行之前,自校正联动控制方法还包括:
S06:校准步骤。
在光伏跟踪支架100启动、控制器119上电复位时,控制器首先初始化芯片并进入多任务运行。然后通过对角度传感器114进行校准,保证角度传感器114角度与主梁111位置以及位置检测件的位置一致。校准步骤包括:
S61:根据转动位置信号控制主梁111转动至校正位置。
校正位置包括水平位置、第一方向最大倾角位置和第二方向最大倾角位置,第一方向最大倾角位置和第二方向最大倾角位置分别位于水平位置的两侧,第一方向最大倾角位置和第二方向最大倾角位置为主梁111转动轨迹的两个极限位置。
S62:对角度传感器114进行校准。
在进行校准步骤时,对多个驱动装置113进行同步控制,具体地,可以先控制主梁111处于水平位置,将此时角度传感器114的输出值定义为0°,然后控制主梁111转动至两侧最大角度位置,并对角度传感器114的输出值进行定义,保存误差数据后进入自动运行模式。两侧最大角度位置即第一方向最大倾角位置和第二方向最大倾角位置,其为根据太阳倾角计算出的主梁111需转动至的最大目标倾角位置,相应地,旋转板116上可设置与水平位置、第一方向最大倾角位置和第二方向最大倾角位置分别对应的感应区117,而且在校准后,控制器119可根据获得的位置检测件传输的转动位置信号数量计算出位置检测件检测到的转动位置所对应的角度,通过位置检测件的转动位置信号与角度传感器114的角度信号进行相互验证,保证控制精度。
在进行校准步骤之前,自校正联动控制方法还包括:获取校准指令;在接收到校准指令的情况下,执行步骤S06。
在本实施例中,光伏跟踪支架100设置有校准按键,操作人员按下校准按键即向控制器119发出校准指令,此时光伏跟踪支架100进入校准模式,从而执行步骤S06,校准完成后,光伏跟踪支架100退出校准模式,光伏跟踪支架100进入自动模式。可以理解的,在其他实施例中,也可以设置为,在控制器119上电复位后,自动进入校准模式,无需获得校准指令的形式。
本发明的实施例还提供了一种可读存储介质,可读存储介质中存储有计算机可读的计算机程序,计算机程序被处理器执行,从而实现自校正联动控制方法中的一个或多个步骤。具体地,该可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但是本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏跟踪支架,用于支撑光伏组件,所述光伏跟踪支架包括主梁、多根立柱以及多个驱动装置,所述多根立柱沿所述主梁的长度方向间隔分布,且所述多根立柱的上端均与所述主梁转动连接;所述多个驱动装置沿所述主梁的长度方向间隔设置,所述主梁用于安装所述光伏组件,并用于在所述多个驱动装置的驱动下带动所述光伏组件运动,以改变所述光伏组件的朝向,其特征在于,所述光伏跟踪支架还包括:
多个角度传感器,所述多个角度传感器用于检测所述主梁不同长度位置处的角度;以及
自校正装置,所述自校正装置包括控制器以及多个位置检测件,所述多个位置检测件与所述多个驱动装置一一对应设置;所述多个角度传感器、所述多个位置检测件和所述多个驱动装置均与所述控制器电连接,所述多个位置检测件用于向所述控制器传输表征所述主梁不同长度位置处的转动位置信号;所述控制器用于根据所述多个角度传感器和所述多个位置检测件的信号控制所述多个驱动装置。
2.根据权利要求1所述的光伏跟踪支架,其特征在于,所述位置检测件包括旋转板以及光电传感器,所述旋转板上设置有位于不同角度位置处的感应区;所述旋转板和所述光电传感器中的一个安装于所述主梁,所述旋转板和所述光电传感器中的另一个安装于所述立柱;所述光电传感器与所述控制器电连接,并在检测到所述感应区的情况下,向所述控制器传输感应信号。
3.根据权利要求2所述的光伏跟踪支架,其特征在于,多个所述感应区呈弧状排列于所述旋转板;所述感应区为设置在所述旋转板上的细缝或圆孔。
4.根据权利要求1所述的光伏跟踪支架,其特征在于,所述多个角度传感器一一对应设置在所述多个驱动装置处,且所述角度传感器用于检测所述驱动装置的角度,以获得所述主梁的角度。
5.一种自校正联动控制方法,其特征在于,所述自校正联动控制方法用于权利要求1-4任一项所述的光伏跟踪支架,所述自校正联动控制方法包括:
获取主梁的目标倾角;
控制驱动装置运转,以驱动所述主梁转动;
在所述主梁的转动过程中,获取所述主梁不同长度位置处的转动位置信号;
若所述转动位置信号的数量少于所述位置检测件的数量,则控制与所述转动位置信号位置对应的所述驱动装置暂停,直至所述转动位置信号的数量等于所述位置检测件的数量;
判断所述主梁是否到达所述目标倾角;若所述主梁未到达所述目标倾角,则控制所述驱动装置运转,直至所述主梁到达所述目标倾角。
6.根据权利要求5所述的自校正联动控制方法,其特征在于,在所述转动位置信号的数量等于所述位置检测件的数量的步骤之后,所述自校正联动控制方法还包括:
获取所述主梁不同长度位置处的角度信号;
根据多个所述角度信号获得所述主梁不同长度位置处的角度差;
若所述角度差在预设范围内,则判断所述主梁是否到达目标倾角;
若所述角度差超出所述预设范围,则控制所述光伏跟踪支架停止运行,并故障报警。
7.根据权利要求5所述的自校正联动控制方法,其特征在于,在获取主梁的目标倾角的步骤之后,所述自校正联动控制方法还包括:
获取所述主梁的角度信号;
根据所述目标倾角与所述角度信号,确定所述驱动装置的转动方向。
8.根据权利要求5所述的自校正联动控制方法,其特征在于,在获取主梁的目标倾角的步骤之前,所述自校正联动控制方法还包括对角度传感器进行校准的校准步骤;所述校准步骤包括:
根据转动位置信号控制所述主梁转动至校正位置;其中,所述校正位置包括水平位置、第一方向最大倾角位置和第二方向最大倾角位置;
对所述角度传感器进行校准。
9.根据权利要求8所述的自校正联动控制方法,其特征在于,所述自校正联动控制方法还包括:
获取校准指令;在接收到所述校准指令的情况下,执行所述校准步骤。
10.一种可读存储介质,其特征在于,所述可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行以实现权利要求5-9任一项所述的自校正联动控制方法。
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